Si alguna vez ha visto el vapor salir de un desagüe pluvial y desaparecer de la vista a medida que se eleva en el aire debido a su propio calor, ha visto la difusión de moléculas de gas en acción.
Cuando rocía ambientador en una habitación y el aroma en el área donde lo roció se debilita gradualmente, este es el resultado de diferentes moléculas de gas que invariablemente encuentran su camino hacia lugares en la atmósfera local que menos de sus "pares" ya han alcanzado.
La difusión es un proceso mediante el cual las moléculas se mueven a través del espacio. A veces, este espacio es aire, a veces es líquido y en otras ocasiones se localiza en el área de una membrana celular biológica. Si no fuera por varias formas de difusión, de hecho, las células de su cuerpo no podrían hacer su trabajo y rápidamente se asfixiarían y morirían de hambre.
¿Qué es la difusión en química?
La difusión se define como la pasivo movimiento de un soluto (como una molécula de dióxido de carbono) a través de una membrana permeable. La palabra "
pasivo"hace mucho trabajo en esta frase; significa que no es necesario poner energía en el sistema para engatusar al soluto a través de la membrana hacia el otro lado.¿Qué es una membrana permeable? Este es el nombre de una barrera (generalmente biológica) que permite que las moléculas pasen a través de ciertas condiciones. Con difusión, la energía es suministrada por el gradiente de concentración. Esto se debe a que una sustancia tiende a moverse en cualquier dirección posible hasta que se distribuye uniformemente por todo el espacio que la limita a ella y a sus cohortes moleculares.
Factores que afectan la tasa de difusión
La velocidad de difusión de una sustancia está influenciada por una serie de factores. Tenga en cuenta que la difusión continúa naturalmente hasta que se alcanza el equilibrio y la sustancia se distribuye uniformemente por todo su medio. Además, tenga en cuenta que en una mezcla de sustancias, cada una tiene su propio gradiente de concentración que no se ve afectado por otras gradientes en su medio (aunque la presencia de estas diferentes moléculas afecta sus movimientos individuales a través de pura apiñamiento).
Fuerza del gradiente de concentración: Como era de esperar, cuanto mayor sea la diferencia de concentración a través de una membrana plasmática, más rápidamente se difundirá el soluto a través de ella. A medida que se acerca al equilibrio, la velocidad de difusión se ralentiza.
Masa de las moléculas: Moléculas más ligeras, como CH4(metano), se mueven más rápidamente en promedio que los más masivos, como segmentos largos de ácidos nucleicos (por ejemplo, ADN).
Área y espesor de la membrana: A medida que aumenta el área de la membrana, también aumenta la velocidad de difusión. Pero el aumento de espesor ralentiza la difusión. Piense en el efecto sobre el flujo vehicular de la carretera de agregar más autopistas de peaje a una carretera sin aumentar el tráfico (aumento de "área"); luego considere el efecto de hacer innecesariamente cada carril de peaje estrecho de media milla de largo (mayor "espesor").
Temperatura: Las moléculas, como prácticamente todo lo demás que se pueda imaginar, tienden a difundirse más rápido a medida que la temperatura aumenta, ya que esto aumenta la colisión aleatoria entre moléculas y aumenta la tasa de difusión.
Polaridad solitaria: No polar o soluble en lípidos Los materiales pasan más fácilmente a través de las membranas plasmáticas que los materiales polares, es decir, materiales que tienen distribuciones de carga asimétricas a través de moléculas sin carga eléctrica neta.
Densidad del solvente: A medida que aumenta la densidad del fluido en el que se produce la difusión, la difusión se ralentiza. Ésta es una de las razones por las que la deshidratación causa problemas; un citoplasma celular más grueso (interior de la célula) dificulta que las moléculas vitales avancen pasivamente hacia sus destinos enzimáticos y otros.
Ley de Graham: Cuando un gas se disuelve en un líquido, la velocidad relativa de difusión de un gas dado es directamente proporcional a su solubilidad en ese líquido, pero inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su masa molar. En el cuerpo humano del plasma sanguíneo, el dióxido de carbono es ligeramente más pesado que el oxígeno gaseoso, pero su solubilidad es 22 veces mayor, lo que le da 19 veces la velocidad de difusión del oxígeno en este entorno.
Distancia del camino del soluto: Nuevamente, como puede adivinar, las trayectorias de viaje más cortas implican tasas más rápidas de difusión molecular.